(57)【要約】  本発明は、結晶シリコン系太陽電池の光電変換効率の向上を図ることを目的とする。本発明の結晶シリコン系太陽電池は、導電型単結晶シリコン基板の一方の面に、一導電型シリコン系薄膜および第１の透明電極層をこの順に有し、前記導電型単結晶シリコン基板の他方の面に、逆導電型シリコン系薄膜および第２の透明電極層をこの順に有する。前記第１の透明電極層および前記第２の透明電極層は、いずれも透明導電性金属酸化物からなり、前記第１の透明電極層は、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）を満たすことが好ましい：（ｉ）基板側導電層および表面側導電層の少なくとも２層を有する；（ｉｉ）合計膜厚が５０〜１２０ｎｍである；（ｉｉｉ）前記基板側導電層のキャリア密度が、前記表面側導電層のキャリア密度よりも大きく、かつ前記表面側導電層のキャリア密度が、１〜４×１０２０ｃｍ−３である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電型単結晶シリコン基板の一方の面に一導電型シリコン系薄膜および第１の透明電極層をこの順に有し、前記導電型単結晶シリコン基板の他方の面に逆導電型シリコン系薄膜および第２の透明電極層をこの順に有する結晶シリコン系太陽電池であって、
前記第１の透明電極層および前記第２の透明電極層は、いずれも透明導電性金属酸化物からなり、
前記第１の透明電極層が、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）を満たす、結晶シリコン系太陽電池：
（ｉ）基板側導電層および表面側導電層の少なくとも２層を有する；
（ｉｉ）合計膜厚が５０〜１２０ｎｍである；
（ｉｉｉ）前記基板側導電層のキャリア密度が、前記表面側導電層のキャリア密度よりも大きく、かつ前記表面側導電層のキャリア密度が、１〜４×１０２０ｃｍ−３である。
【請求項２】
前記導電型単結晶シリコン基板と一導電型シリコン系薄膜との間に第１の真性シリコン系薄膜を有し、前記導電型単結晶シリコン基板と前記逆導電型シリコン系薄膜との間に第２の真性シリコン系薄膜を有する、請求項１に記載の結晶シリコン系太陽電池。
【請求項３】
前記基板側導電層の膜厚ｄＡが、５ｎｍ〜４０ｎｍである、請求項１または２に記載の結晶シリコン系太陽電池。
【請求項４】
前記基板側導電層の膜厚ｄＡおよび前記表面側導電層の膜厚ｄＢが、０．５≦ｄＢ／（ｄＡ＋ｄＢ）≦０．９５を満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の結晶シリコン系太陽電池。
【請求項５】
前記基板側導電層および前記表面側導電層が、完全結晶化されていない層である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の結晶シリコン系太陽電池。
【請求項６】
前記基板側導電層および前記表面側導電層が非晶質層である、請求項５に記載の結晶シリコン系太陽電池。
【請求項７】
前記導電型単結晶シリコン基板の厚みが２５０μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の結晶シリコン系太陽電池。
【請求項８】
前記第１の透明電極層および前記第２の透明電極層上のそれぞれに、さらに集電極を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の結晶シリコン系太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶シリコン基板表面にヘテロ接合を有する結晶シリコン系太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン系太陽電池は、光電変換効率が高く、既に太陽光発電システムとして広く一般に実用化されている。中でも、拡散電位を形成するために、単結晶シリコン基板上に、該単結晶シリコン基板とはバンドギャップが異なる導電型非晶質シリコン系薄膜が製膜された結晶シリコン系太陽電池は、ヘテロ接合太陽電池と呼ばれている。【０００３】
ヘテロ接合型太陽電池の中でも、拡散電位を形成するための導電型非晶質シリコン系薄膜と単結晶シリコン基板との間に真性の非晶質シリコン薄膜を有する太陽電池は、変換効率の最も高い結晶シリコン系太陽電池の形態の一つとして知られている。単結晶シリコン基板と導電型非晶質シリコン系薄膜との間に、真性な非晶質シリコン薄膜を製膜することで、新たな欠陥準位の生成を低減しつつ、単結晶シリコンの表面に存在する欠陥（主にシリコンの未結合手）を水素で終端化処理することができる。また、真性な非晶質シリコン薄膜が製膜されることで、導電型非晶質シリコン系薄膜を製膜する際の、キャリア導入不純物の単結晶シリコン表面への拡散を防止することもできる。【０００４】
このようなヘテロ接合太陽電池では、導電型非晶質シリコン系薄膜の表面に、さらに透明電極層が形成される。この透明電極は、光透過性が高く、かつ低抵抗であることが好ましく、その材料としては、結晶性のインジウム錫複合酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性金属酸化物が用いられる。特許文献１では、ＩＴＯの結晶性と配向角を制御することで、透明電極層の耐アルカリ性を向上する技術が記載されている。特許文献２では、タングステンをドーピングした酸化インジウムを材料として用いた透明電極層が、１００ｎｍの膜厚で３〜９×１０−４Ω・ｃｍの抵抗率を有することが報告されている。【０００５】
上記のように、透明電極層として用いられる材料の種類によって、太陽電池の特性が制御され得る。しかしながら、特許文献２のようなタングステンをドーピングした酸化インジウムは、製膜に用いられるターゲットの製造工程で凝固剤として亜鉛を微量に添加する必要がある等コストが高くなる可能性がある。また、ヘテロ接合型太陽電池において、透明電極層は光誘起キャリアの取り出しにおいて重要であるが、単に透明電極層を低抵抗化させるだけでは、キャリアの取り出し効率の向上は期待できない。キャリアの取り出し効率を向上させるためには、透明電極層と導電型非晶質シリコン系薄膜との電気的な接合状態を改善する必要があるが、特許文献２では、タングステンのドーピング量が１％程度と小さいため、透明電極層の透明性には優れるものの、電気的な接合の向上は期待できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１６２４４７号公報
【特許文献２】特開２００７−２５０９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に鑑み、本発明は、シリコン系薄膜と透明電極層との電気的接合を良好とすることで、高い光電変換特性を有する結晶シリコン系太陽電池を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、導電型単結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン系太陽電池において、特定の透明電極層を用いることで光電変換効率、特に出力電流の向上が可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。【０００９】
本発明は、導電型単結晶シリコン基板の一方の面に、一導電型シリコン系薄膜および第１の透明電極層をこの順に有し、前記導電型単結晶シリコン基板の他方の面に、逆導電型シリコン系薄膜および第２の透明電極層をこの順に有する結晶シリコン系太陽電池に関する。前記第１の透明電極層および前記第２の透明電極層は、いずれも透明導電性金属酸化物からなる。前記第１の透明電極層は、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）を満たすことが好ましい。【００１０】
（ｉ）基板側導電層および表面側導電層の少なくとも２層を有する；
（ｉｉ）合計膜厚が５０〜１２０ｎｍである；
（ｉｉｉ）前記基板側導電層のキャリア密度が、前記表面側導電層のキャリア密度よりも大きく、かつ前記表面側導電層のキャリア密度が、１〜４×１０２０ｃｍ−３である。【００１１】
一実施形態において、本発明の結晶シリコン系太陽電池は、前記導電型単結晶シリコン基板と一導電型シリコン系薄膜との間に第１の真性シリコン系薄膜を有し、前記導電型単結晶シリコン基板と前記逆導電型シリコン系薄膜との間に第２の真性シリコン系薄膜を有する。【００１２】
基板側導電層の膜厚は、５ｎｍ〜４０ｎｍであることが好ましい。また、基板側導電層の膜厚ｄＡおよび表面側導電層の膜厚ｄＢが、０．５≦ｄＢ／（ｄＡ＋ｄＢ）≦０．９５を満たすことが好ましい。【００１３】
本発明のシリコン結晶シリコン系太陽電池において、前記基板側導電層および前記表面側導電層は、完全結晶化されていないことが好ましく、非晶質であることが特に好ましい。【００１４】
一実施形態において、導電型単結晶シリコン基板の厚みは２５０μｍ以下である。また、一実施形態において、第１の透明電極層および前記第２の透明電極層上のそれぞれには、さらに集電極が形成されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の結晶シリコン系太陽電池は、第１の透明電極層が２層以上からなり、結晶シリコン系薄膜と接する基板側導電層が、相対的に高キャリアである。そのため、シリコン系薄膜と透明電極層との電気的接合が良好となり、光励起された導電性キャリアを効率よく電極に取り出すことが可能となる。また、第１の透明電極層の表面側導電層が相対的に低キャリア密度であるため、透明電極層による光吸収が抑制され、光電変換効率に優れた結晶シリコン系太陽電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、導電型単結晶シリコン基板（以下、「基板」ともいう）を用いた、結晶シリコン系太陽電池に関し、上記基板に特定の透明電極層を含むことを特徴とする。本発明の結晶シリコン系太陽電池は、導電型単結晶シリコン基板１の一方の面に、一導電型シリコン系薄膜および第１の透明電極層を有し、導電型単結晶シリコン基板の他方の面に、逆導電型シリコン系薄膜および第２の透明電極層を有する。すなわち、本発明の結晶シリコン系太陽電池は、第１の透明電極層／一導電型シリコン系薄膜／導電型単結晶シリコン基板／逆導電型シリコン系薄膜／第２の透明電極層をこの順に有する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る結晶シリコン系太陽電池の模式的断面図である。本発明の結晶シリコン系太陽電池は、導電型単結晶シリコン基板１と一導電型シリコン系薄膜４１との間、および導電型単結晶シリコン基板１と逆導電型シリコン系薄膜４２との間のそれぞれに、第１の真性シリコン系薄膜２１、および第２の真性シリコン系薄膜２２を有することが好ましい。また、一般的には、透明電極層６１、６２上には集電極７１、７２が形成される。上記集電極上には、さらに保護層（不図示）が形成されていることが好ましい。
【００１９】
このような結晶シリコン系太陽電池においては、導電型非晶質シリコン系薄膜（上記の形態における一導電型シリコン系薄膜４１、あるいは逆導電型シリコン系薄膜４２）と透明電極層との電気的な接合状態は、光誘起キャリアの取り出し効率の観点から非常に重要である。例えば、ｐ型シリコン系薄膜と透明電極層との接合界面が形成される場合、ｐ型シリコン系薄膜のフェルミ準位と透明電極層のフェルミ準位とが同じレベルになるように、熱平衡状態が形成される。一般的に、ｐ型シリコン系薄膜の方が透明電極層よりもキャリア密度が小さいため、接合界面で熱平衡状態が形成される場合は、ｐ型シリコン系薄膜側のバンドが曲がりやすい。
【００２０】
接合界面が形成される場合のバンドの曲がる方向は、それぞれの層のフェルミ準位の高さによって決まる。例えば、ｐ型シリコン系薄膜のフェルミ準位が透明電極層のフェルミ準位よりも低い場合（ｐ型シリコン系薄膜の仕事関数が透明電極層の仕事関数よりも大きい場合）には、ｐ型シリコン系薄膜のバンドは上向きに曲がり、接合界面での熱平衡状態が形成される。ここで、上下および高低は、真空準位を上および高い状態として表している。
【００２１】
フェルミ準位は、キャリア密度と相関があることが知られており、キャリアが電子の場合には、フェルミ準位とキャリア密度とは、下記の関形式で表される。
【００２２】
【数２】
2012020682.tif 000003
【００２３】
ここで、ｎｃはキャリア密度、ｎ０はドーピング濃度、ｋはボルツマン定数、Ｔは温度、Ｅｃは伝導帯の下端準位、ＥＦはフェルミ準位を示している。これより、キャリア密度の増加に伴い伝導帯の下端準位とフェルミ準位の差が大きくなる、つまりフェルミ準位が低くなることがわかる。
【００２４】
本発明においては、所定の透明電極層が採用されることにより、透明電極層と導電型シリコン系薄膜との電気的な接合状態が改善される。そのため、導電型シリコン系薄膜のバンドベンディングに伴って生じるキャリアの再結合が抑制され、結晶シリコン系太陽電池の光電変換効率の向上が可能となる。以下、本発明の結晶シリコン系太陽電池の各構成要素について説明する。
【００２５】
まず、導電型単結晶シリコン基板について、説明する。一般的に単結晶シリコン基板は、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有しており、導電性を有している。このような不純物を含有する導電型単結晶シリコン基板としては、Ｓｉ原子に対して電子を導入する不純物（例えば、リン原子）を含有するｎ型単結晶シリコン基板と、Ｓｉ原子に対して正孔を導入する不純物（例えば、ホウ素原子）を有するｐ型単結晶シリコン基板とがある。本明細書において、「導電型」とは、ｎ型、又はｐ型のどちらか一方であることを意味する。
【００２６】
単結晶シリコン基板は、入射面が（１００）面であるように切り出されていることが好ましい。これは、単結晶シリコン基板がエッチングされる場合に、（１００）面と（１１１）面のエッチングレートが異なることを応用した異方性エッチングによって、容易にテクスチャ構造が形成されるためである。一般的にテクスチャサイズはエッチングが進行すればするほど大きくなる。例えば、エッチング時間を長くするとテクスチャサイズは大きくなる。また、反応速度が大きくなるように、エッチャント濃度や供給速度を増加させたり、液温を上昇させる等によっても、テクスチャサイズを大きくすることができる。エッチングが開始される際の表面状態によってもエッチング速度が異なるため、一般的にラビング等の工程が実施された表面とそうでない表面とではテクスチャサイズが異なる。基板表面に形成されたテクスチャの鋭い谷部では、薄膜が製膜される際の圧縮応力によって、欠陥が発生しやすい。そのため、テクスチャを形成するためのエッチングが行われた後に、テクスチャの谷や山の形状を緩和する工程として、（１００）面と（１１１）面の選択性の低い等方性エッチングが行われることが好ましい。
【００２７】
一実施形態において、導電型単結晶シリコン基板の厚みは２５０μｍ以下であることが好ましい。シリコン基板の厚みを小さくすることで、シリコンの使用量が減少するため、低コスト化を図ることができるとともに、シリコン基板を確保し易いとの利点を有する。一方で、シリコン基板の厚みが過度に小さいと、シリコン基板によって外光（太陽光）が十分に吸収されないことによる短絡電流密度の減少が生じたり、機械的強度の低下が生じたりする。そのため、導電型単結晶シリコン基板１の厚みは、５０μｍ以上であることが好ましく、７０μｍ以上であることがより好ましい。なお、シリコン基板の表面に凹凸が形成されている場合、シリコン基板の厚みは、光入射側および裏面側それぞれの凹凸構造の凸部頂点を結んだ直線間の距離で表される。
【００２８】
本発明の結晶シリコン系太陽電池は、導電型単結晶シリコン基板の一方の面に、ｐ型シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有し、導電型単結晶シリコン基板の他方の面に、ｎ型シリコン系薄膜および透明電極層をこの順に有する。単結晶シリコン基板への不純物の拡散を抑えつつ、単結晶シリコン表面のパッシベーションを有効に行う観点からは、単結晶シリコン基板とｐ型シリコン系薄膜との間、および導電型単結晶シリコン基板とｎ型シリコン系薄膜との間のそれぞれに、真性シリコン系薄膜を有することが好ましい。なお、本明細書において、「真性」層との用語は、導電型不純物を含まない完全に真性であるものに限られず、シリコン系薄膜が真性層（ｉ型層）として機能し得る範囲で微量のｎ型不純物やｐ型不純物を含む「弱ｎ型」あるいは「弱ｐ型」の実質的に真性な層をも包含する。
【００２９】
太陽電池材料として導電型単結晶シリコン基板が用いられる場合、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される入射側のへテロ接合が逆接合であれば、強い電場が設けられ、電子・正孔対が効率的に分離回収される。従って、ヘテロ接合太陽電池は、単結晶シリコン基板の光入射側のヘテロ接合が逆接合であることが好ましい。また、正孔と電子とを比較した場合、有効質量及び散乱断面積の小さい電子の方が一般的に移動度は大きくなるため、光入射側にｐ型層を有することが好ましい。以上の観点から、本発明においては、単結晶シリコン基板がｎ型単結晶シリコン基板であることが好ましい。
【００３０】
このようなｎ型単結晶シリコン基板が用いられる場合の本発明の好適な構成の一例としては、保護層／集電極／透明電極層／ｐ型非晶質シリコン系薄膜／ｉ型非晶質シリコン系薄膜／ｎ型単結晶シリコン基板／ｉ型非晶質シリコン系薄膜／ｎ型非晶質シリコン系薄膜／透明電極層／集電極／保護層、をこの順に有するものが挙げられる。当該形態においては、ｎ型非晶質シリコン系薄膜（ｎ層ともいう）側を裏面側とすることが好ましい。
【００３１】
このように裏面側にｎ層を有する場合、光閉じ込めの観点から、裏面側の透明電極層上に反射層（不図示）が形成されることが好ましい。反射層とは光を反射する機能を太陽電池に付加する層を意味する。例えば、反射層は、ＡｇやＡｌ等の金属層でも良く、ＭｇＯやＡｌ２Ｏ３、白色亜鉛等の金属酸化物の微粒子からなる白色高反射材料を用いて形成された層でも良い。また、多層膜内の界面における反射光の干渉を利用して、一定範囲の波長の光に対して反射率を有するフォトニック構造を有する層を反射層として用いても良い。このようなフォトニック構造は、屈折率および膜厚が異なる二種類以上の誘電体層が積層された多層膜により形成される。
【００３２】
また、光入射側の透明電極層上には反射防止層（不図示）が形成されることが好ましい。反射防止層としては、前述のフォトニック構造を有する層等が好適に用いられる。なお、セラミック系材料や誘電体層は絶縁体であるため、反射層や反射防止としてこれらの材料が用いられる場合は、透明電極層上に集電極が形成された後に、集電極上に反射層が製膜されることが好ましい。
【００３３】
前記導電型単結晶シリコン基板として、ｐ型単結晶シリコン基板が用いられる場合の本発明の好適な構成の一例としては、保護層／集電極／透明電極層／ｎ型非晶質シリコン系薄膜／ｉ型非晶質シリコン系薄膜／ｐ型単結晶シリコン基板／ｉ型非晶質シリコン系薄膜／ｐ型非晶質シリコン系薄膜／透明電極層／集電極／保護層（不図示）等が挙げられる。この場合は逆接合部を光入射側として、キャリアの回収効率を高める観点から、ｎ層側を入射面側とすることが好ましい。
【００３４】
単結晶シリコン基板上には、必要に応じて表裏両面に真性シリコン系薄膜が形成され、その上にｐ型シリコン系薄膜およびｎ型シリコン系薄膜が形成される。単結晶シリコン基板上へのこれらのシリコン系薄膜の製膜方法としては、プラズマＣＶＤ法が好ましい。プラズマＣＶＤ法によるシリコン系薄膜の形成条件としては、例えば、基板温度１００〜３００℃、圧力２０〜２６００Ｐａ、高周波パワー密度０．００３〜０．５Ｗ／ｃｍ２が好ましく用いられる。シリコン系薄膜の形成に使用される原料ガスとしては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６等のシリコン含有ガス、またはそれらのガスとＨ２を混合したものが好適に用いられる。ｐ型またはｎ型シリコン系薄膜を形成するためのドーパントガスとしては、例えば、Ｂ２Ｈ６またはＰＨ３等が好ましく用いられる。この場合、ＰやＢといった不純物の添加量は微量でよいため、予めＳｉＨ４やＨ２などで希釈された混合ガスを用いることもできる。また、ＣＨ４、ＣＯ２、ＮＨ３、ＧｅＨ４等の異種元素を含むガスを上記ガスに添加して、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、シリコンゲルマニウム等のシリコン合金を形成することで、エネルギーギャップを変更することもできる。
【００３５】
上記の真性シリコン系薄膜は、ｉ型非晶質シリコン系薄膜であることが好ましく、中でもシリコンと水素で構成されるｉ型水素化非晶質シリコンであることがより好ましい。ｉ型水素化非晶質シリコン層を単結晶シリコン基板上にＣＶＤ製膜することで、単結晶シリコン基板への不純物拡散を抑えつつ、単結晶シリコン表面のパッシベーションを有効に行うことができる。また、ｉ型水素化非晶質シリコン層中の水素量を厚み方向で変化させることで、エネルギーギャップに、キャリア回収を行う上で有効なプロファイルを持たせることができる。上記の真性シリコン系薄膜の厚みは、２ｎｍ〜８ｎｍの範囲が好ましい。真性シリコン系薄膜層の厚みが小さすぎると、パッシベーション層としての機能を果たし難くなる場合がある。真性シリコン系薄膜層の厚みが大きすぎると、高抵抗化による変換特性の低下を招く場合がある。
【００３６】
上記ｐ型シリコン系薄膜は、ｐ型水素化非晶質シリコン層、あるいはｐ型酸化非晶質シリコン層であることが好ましい。不純物拡散や直列抵抗の観点からは、ｐ型水素化非晶質シリコン層を用いることが好ましい。一方、ワイドギャップの低屈折率層として光学的なロスを低減できる観点からは、ｐ型酸化非晶質シリコン層を用いることもできる。
【００３７】
また、上記のｎ型シリコン系薄膜は、例えば、ｎ型水素化非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコンナイトライド層、ｎ型微結晶シリコン層であることが好ましい。上記ｎ型シリコン系薄膜の中でも、欠陥の生成を抑制する観点からは、ドーパント以外の不純物が積極的に添加されていないｎ型シリコン層が好ましい。
【００３８】
一方で、シリコンに酸素や炭素を添加することで実効的な光学ギャップを広げることができ、屈折率も低下するため、光学的なメリットが得られる場合がある。このような観点から、上記シリコン系層のうちの少なくとも１層に、例えばＣＯ２／ＳｉＨ４＜１０、ＣＨ４／ＳｉＨ４＜３の範囲内で、酸素や炭素が添加されても良い。
【００３９】
上記の導電型（ｐ型およびｎ型）シリコン系薄膜の厚みは、３ｎｍ〜１２ｎｍの範囲が好ましい。導電型シリコン系薄膜は、キャリアを透明電極に取り出すために必要な層であり、その厚みが小さすぎるとキャリア移動を律速させる傾向がある。一方、導電型シリコン系薄膜の厚みが大きすぎると、光吸収ロスの原因となる傾向がある。
【００４０】
本発明では、導電型シリコン系薄膜上には、それぞれ第１の透明電極層および第２の透明電極層が形成される。第１および第２の透明電極層の膜厚は、透明性と導電性の観点から、５０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには７０〜１００ｎｍが好ましい。透明電極層は、集電極へのキャリアの輸送に必要な導電性を有していればよい。一方で、厚すぎる透明電極層は、それ自身の吸収ロスのために透過率が減少し、その結果光電変換効率を低下させる原因となる場合がある。
【００４１】
第１および第２の透明電極層としては、一般に、透明導電性金属酸化物、例えば酸化インジウムや酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタンやその複合酸化物などからなる薄膜が用いられる。中でも、酸化インジウムを主成分とするインジウム系複合酸化物が好ましい。高い導電率と透明性の観点からは、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が特に好ましく用いられる。
【００４２】
本発明において、第１の透明電極層は、基板側導電層および表面側導電層の２層を有する。図１においては、一導電型シリコン系薄膜４１上の第１の透明電極層６１が基板側導電層６１Ａおよび表面側導電層６１Ｂの２層からなる構成が図示されている。透明電極層をキャリア密度の異なる２層あるいは３層以上からなる構成とすることで、透明電極層と隣接する導電型シリコン系薄膜との界面での電気的接合を良好としつつ、透明電極層の透明性や導電性を確保して、太陽電池の光取り込み効率の向上が可能となる。
【００４３】
透明電極層が２層以上からなる場合、基板側の導電層のキャリア密度が表面側の導電層よりもキャリア密度が大きいことが好ましい。このように、導電型シリコン系薄膜と隣接する基板側導電層のキャリア密度を大きくすることで、導電型シリコン系薄膜と透明電極層とのコンタクトが良好となる。特に、ｐ型シリコン系薄膜に隣接する第１の透明電極層を上記のような２層以上からなる構成とし、基板側導電層として高キャリア密度の導電層を用いることで、ｐ層のバンドベンディングに伴うキャリアの逆方向への流れによる再結合が抑制される。その結果として、光電変換効率の向上が可能となる。すなわち、本発明の結晶シリコン系太陽電池は、好ましくは、一導電型シリコン系薄膜４１がｐ型であり、逆導電型シリコン系薄膜４２がｎ型であり、ｐ型シリコン系薄膜４１上の第１の透明電極層６１が上記のような２層からなる構成である。
【００４４】
第１の透明電極層６１は、２層からなるものであってもよく、３層以上からなるものであってもよい。例えば透明電極層が３層からなる場合は、基板側導電層６１Ａと表面側導電層６１Ｂとの間にもう１層の透明導電層を有するものや、表面側導電層６１Ｂよりもさらに表面側（集電極７１形成面側）に、集電極との密着性を高める等の観点から、厚み数ｎｍ程度の透明導電層が形成されたもの等が挙げられる。製膜の容易性や量産性等を考慮すると、透明電極層は２層からなることが好ましい。
【００４５】
表面側導電層のキャリア密度は、４×１０２０ｃｍ−３以下であることが好ましい。表面側導電層を低キャリア密度とすれば、透明電極層が広い波長範囲において高い透過性を有するため、光電変換効率、特に短絡電流密度の向上が可能となる。表面側導電層のキャリア密度の下限値は特に制限されない。低抵抗の透明電極層を得る観点からは、表面側導電層のキャリア密度は、５×１０１９ｃｍ−３以上であることが好ましい。また、透明導電膜の製膜性の観点からは、表面側導電層のキャリア密度は、７×１０１９ｃｍ−３以上であることが好ましく、１×１０２０ｃｍ−３以上であることがより好ましい。
【００４６】
このような低キャリア密度の透明導電層は、透明性（太陽電池への光取込み効率）の観点からは好ましいが、その一方で導電性が低くなる傾向がある。そのため低キャリアの透明導電層のみからなる透明電極層では、導電型シリコン系薄膜との間に良好な電気的接合が形成され難い。本発明においては、低キャリア密度である表面側の透明導電層とシリコン系薄膜との間に、相対的に高キャリア密度の基板側導電層が設けられることにより、導電型層との電気的接合と光透過性とを両立させることができる。
【００４７】
基板側導電層６１Ａのキャリア密度は、５×１０２０ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３程度が好ましく、６×１０２０ｃｍ−３〜９×１０２０ｃｍ−３程度がより好ましい。シリコン基板型導電層のキャリア密度を前記範囲とすることで、透明電極層の導電性、およびシリコン系薄膜との電気的接合を良好なものとすることができる。また、シリコン基板型導電層のキャリア密度が前記範囲であれば、シリコン系薄膜のバンドベンディングが過剰に大きくなることが抑制され、シリコン系薄膜に発生する空乏領域を好適な範囲とすることが可能となる。その結果として、光誘起の導電性キャリアの取出し効率を向上させることができる。
【００４８】
上記観点からは、特に光入射側の透明電極層を基板側導電層および表面側導電層を含む２層以上からなる構成とすることが好ましい。換言すると、本発明の結晶シリコン系太陽電池は、第１の透明電極層側が光入射側であることが好ましい。また、前述のごとく、電流回収効率の観点からは、本発明の結晶シリコン系太陽電池は、単結晶シリコン基板がｎ型であり、光入射側がｐ型層であることが好ましい。この場合、一導電型シリコン系薄膜４１がｐ型シリコン系薄膜、逆導電型シリコン系薄膜がｎ型シリコン系薄膜となる。すなわち、本発明の好ましい形態は、図１を参照して、光入射側から、基板側導電層および表面側導電層の少なくとも２層を有する第１の透明電極層６１／ｐ型シリコン系薄膜４１／第１の真性シリコン系薄膜２１／ｎ型単結晶シリコン基板１／第２の真性シリコン系薄膜２２／ｎ型シリコン系薄膜４２／第２の透明電極層６２、をこの順に有する結晶シリコン系太陽電池である。
【００４９】
裏面側の透明電極層を２層以上からなる構成とした場合も、透明電極層と導電型シリコン系薄膜との電気接合を良好として電流取り出し効率を高めつつ、反射光を導電型単結晶シリコン基板に効率よく再入射させることができる。特に、導電型単結晶基板の厚みが２５０μｍ以下と小さい場合には、反射光を再入射させることが重要となるため、裏面側の透明電極層を２層以上の構成とすることが好ましい。そのため、第１の透明電極層側が裏面側であってもよい。また、上記観点からは、第１の透明電極層６１に加えて、第２の透明電極層６２も、上記のような基板側導電層および表面側導電層の２層を有する構成も好ましい。
【００５０】
透明電極のキャリア密度の分布は、例えば分光エリプソメトリー等の光学測定により得られる赤外領域の誘電関数を、Ｄｒｕｄｅモデルによりフィッティングすることで求められる。すなわち、Ｄｒｕｄｅモデルによるフィッティングにより、キャリアの緩和時間と抵抗率分布の厚み方向プロファイルを得ることができ、これからキャリア密度を計算することができる。
【００５１】
透明電極層と導電型シリコン系薄膜との界面の電気的接合を良好とする観点、およびピンホールの発生を抑制する観点からは、第１の透明電極層における基板側導電層の厚みｄＡは５ｎｍ以上であることが好ましく、８ｎｍ以上であることがより好ましい。一方、基板側導電層は相対的に高キャリア密度を有する層であるため、その厚みが過度に大きいと、光吸収によるロスが生じ易い。そのため、基板側導電層の厚みｄＡは、４０ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５２】
基板側導電層および表面側導電層を有する透明電極層の抵抗率は、５．０×１０−４Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、０．８×１０−4Ω・ｃｍ〜２．０×１０−４Ω・ｃｍであることがより好ましい。これらの導電性の起源は、一般的に自由電子のドリフトまたは拡散によるものである。古典的なドルーデ則に従うと、自由電子を有する物質は、１０００ｎｍ以上の波長において自由電子に起因する反射・吸収を有する。そのため、抵抗率が低すぎると、透明電極層の長波長側における透過率が著しく低下して、変換効率の低下を招く場合がある。一方、透明電極層の抵抗率が高い場合は、集電極の数を増やしたり、透明電極層の膜厚を厚くしたりする必要があるため、結果として光取り込み効率が低下し、性能の向上が期待できない場合がある。
【００５３】
第１の透明電極層の抵抗率を上記範囲とするためには、表面側導電層の膜厚ｄＢは２５ｎｍ〜１１４ｎｍであることが好ましく、５０ｎｍ〜９０ｎｍであることがより好ましい。また、透明電極層と導電型層との界面の電気的接合を良好としつつ、所望の抵抗率を有する透明導電層とするためには、基板側導電層の膜厚ｄＡと表面側導電層の膜厚ｄＢは、０．５≦ｄＢ／（ｄＡ＋ｄＢ）≦０．９５を満たすことが好ましい。ｄＢ／（ｄＡ＋ｄＢ）の値は、０．５〜０．９５の範囲内であることがより好ましく、０．６〜０．９の範囲内であることがさらに好ましい。透明電極層の膜厚は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の断面観察により求めることができる。
【００５４】
なお、第２の透明電極層が、第１の透明電極層と同様に２層以上からなる場合は、第２の透明電極層における基板側導電層の厚みおよび表面側導電層の厚みも、前記範囲であることが好ましい。
【００５５】
本発明において、第１の透明電極層の基板側導電層および表面側導電層は、いずれも、完全結晶化されていない透明導電性金属酸化物層であることが好ましい。「完全結晶化されていない」とは、結晶化度が１００％未満であり、非晶質成分を有することを意味する。本発明において、第１の透明電極層の基板側導電層および表面側導電層は、非晶質層であることがより好ましい。「非晶質」とは、Ｘ線回折では結晶由来のピークが観測されないものを指す。例えばＩＴＯ膜であれば、Ｘ線回折によって、（２２０）面、（２２２）面、（４００）面、（４４０）面のいずれの回折ピークも観察されないものが、非晶質層であるということができる。なお、ＴＥＭ等の高分解能観察によって結晶粒を観察できるものであっても、結晶子サイズが小さいためにＸ線結晶回折ピークが観察されないものは非晶質に包含される。
【００５６】
第１の透明電極層が完全結晶化していない層であれば、太陽電池セルの反りが抑制されて、高い変換効率を維持することができる。特に、導電型単結晶シリコン基板の厚みが２５０μｍ以下と小さい場合には、透明電極層形成後に、太陽電池に反りが生じて変換特性が低下する傾向があるが、非晶質の透明電極層が形成されることにより、このような反りによる変換効率の低下が抑制される。
【００５７】
ヘテロ接合太陽電池では、真性シリコン系薄膜や導電型シリコン系薄膜は、単結晶シリコン基板上に表裏ほぼ対称の厚みで形成されるのに対して、透明電極層は、光入射側と裏面側とで厚みが異なる場合が多い。そのため、両面に透明電極層が形成された後には、界面に付与される応力が単結晶シリコン基板の表裏で異なり、厚みの小さい単結晶シリコン基板を用いたヘテロ接合太陽電池では、力学的な歪による反りが生じ易いものと考えられる。光入射側と裏面側とで厚みの異なる透明電極層が形成されるのは、両者の設計思想が異なることに起因する。すなわち、光入射側の透明電極層は、主に、太陽光を効率よくセル内に入射させる（反射を抑制する）ための光学設計の観点から厚みが決定されるのに対して、裏面側の透明電極層は、主に電気の取出し効率を高めるために、抵抗値等の電気的な設計の観点から厚みが決定されることが多い。
【００５８】
太陽電池セルに反りが生じると、導電型単結晶シリコン基板とシリコン系薄膜との界面に歪が生じることで界面準位が形成されて、欠陥（再結合中心）が発生すると推定される。このような欠陥が発生すると、光電変換特性、特に開放電圧が低下する傾向がある。また、透明電極層形成後の集電極の形成や変換効率の測定等の太陽電池セルの製造工程は、一般に、太陽電池セルを処理台上に固定して実施される。このとき、処理台に開けた穴から排気を行うことで太陽電池セルを処理台に吸着させる方法（吸着法）が広く用いられている。このような吸着法が採用される場合、セルの反り量が大きいと吸着不良を生じ、太陽電池セルが処理台に固定されないために生産効率が低下する傾向がある。さらには、太陽電池セルに反りがあると、吸着の際に処理台と太陽電池セルとの間に空隙が生じ、この空隙から太陽電池セルの割れの原因となる異物が吸い寄せられるという問題が生じ得る。
【００５９】
一般に、結晶性の導電性金属酸化物は、残留応力を有しており、例えば、結晶性のＩＴＯ膜は、一般に残留圧縮応力を有している。これに対して、非晶質の導電性金属酸化物は、結晶性のものに比して、残留応力が小さいあるいは残留応力を有していない）。そのため、透明電極層として非晶質膜が製膜されることで、単結晶シリコン基板の表裏の応力差が低減され、反りが抑制されるものと推定される。
【００６０】
単結晶シリコン基板の表裏の応力差に起因する反りを低減する観点からは、第１の透明電極層に加えて、第２の透明電極層も非晶質であることが好ましい。
【００６１】
透明電極層の結晶性は、例えば断面方向での電子線回折やＸ線回折により評価することができる。その他、断面のラマンスペクトル等の光学測定によっても、結晶性を評価することができる。
【００６２】
第１の透明電極層および第２の透明電極層は、いずれも公知の手法により製膜することができる。製膜方法としては、スパッタリング法、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、分子線ビームエピタキシー（ＭＢＥ）法やパルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法などが挙げられる。
【００６３】
透明電極層の製膜時の基板温度は１５０℃以下が好ましい。上記温度とすることでシリコン系薄膜からの水素脱離や、水素脱離に伴うダングリングボンドの発生を抑制することができる。そのため、キャリアの再結合中心の生成が抑制され、光誘起キャリアの取り出し効率が高い透明電極層が形成される。また、非晶質の透明電極層は、例えば５０℃程度、あるいはそれ以下の室温での製膜も可能であるため、生産性の向上にも寄与し得る。
【００６４】
透明電極層のキャリア密度や結晶性は、導電性酸化物の材料および組成、製膜条件（製膜方法、基板温度、導入ガスの種類および導入量、製膜圧力、パワー密度等）を変更することにより、適宜に調整され得る。ＩＴＯ膜の製膜を例に挙げると、ストイキオメトリックな酸化物がターゲットとして使用される場合には、酸化錫の含有量が、３〜１２重量％のターゲットが用いられることが好ましい。金属ターゲットが用いられる場合にはインジウムと錫の合計に対して、錫を１．５〜６重量％含有するターゲットが用いられることが好ましい。製膜条件としては、基板温度２０℃〜２００℃、圧力０．１Ｐａ〜０．５Ｐａ、パワー密度０．２ｍＷ／ｃｍ２〜１．２ｍＷ／ｃｍ２の条件で製膜が行われることが好ましい。
【００６５】
透明電極中の導電性キャリアは、主にドーパントとして含まれている異種元素が活性化されたや、酸素欠損に由来する。そのため、酸素等の酸化性ガスの導入量を少なくして基板温度を下げると、キャリア密度が大きくなる傾向がある。また、異種元素（例えば、ＩＴＯ中の錫）の量を多くすることによっても、キャリア密度は大きくなる傾向がある。キャリア密度の量は、ドーパント量および酸素欠損量のいずれがキャリア密度を決定する支配的要因となっているかによって異なるため、キャリア密度の調整に効果的な製造パラメータは、ドーパントの種類や量、その他の各種製膜条件によって異なる傾向がある。
【００６６】
製膜時のパワー密度を低くすると、非晶質の膜が得られ易い。特に、第１の透明電極層の製膜においては、基板側導電層上に表面側導電層が形成される際のパワー密度を小さくすることが好ましい。また、製膜時のパワー密度を小さくすることで、製膜時の下地となるシリコン薄膜や単結晶シリコン基板へのダメージが低減されるために、開放端電圧や曲線因子の低下が抑制される。また、また、製膜圧力を高くすることによっても、非晶質の膜が得られ易くなる傾向がある。
【００６７】
第１の透明電極層６１上および第２の透明電極層６２上には、それぞれ集電極７１，７１が形成されることが好ましい。集電極は、インクジェット、スクリーン印刷、導線接着、スプレー等の公知技術によって形成され得る。生産性の観点からは、集電極はスクリーン印刷により形成されることが好ましい。スクリーン印刷では、例えば、金属粒子と樹脂バインダーからなる導電ペーストがスクリーン印刷によって印刷される。
【００６８】
集電極が形成された後、集電極に用いられた導電ペーストの固化も兼ねて、セルのアニールが行われてもよい。アニールによって、透明電極層の透過率／抵抗率比の向上、接触抵抗や界面準位の低減といった各界面特性の向上なども得られる。アニール温度としてはシリコン系薄膜の製膜温度から１００℃前後の高温度領域に留めることが好ましい。アニール温度が高すぎると、導電型シリコン系薄膜から真性シリコン系薄膜へのドーパントの拡散、透明電極層からシリコン領域への異種元素の拡散による不純物準位の形成、非晶質シリコン中での欠陥準位の形成などによって、特性が悪化する場合がある。
【００６９】
集電極形成後の太陽電池は、例えばエチレン・ビニル・アセテート（ＥＶＡ）樹脂のようなフィルムをコーティングして保護層を形成することで、物理的な強度を向上することが可能である。保護層は、酸素や水分によるシリコン系層や電極層の劣化を防ぐ役割も有する。ＥＶＡフィルム等からなる保護層の表面にブラスト処理等を施してヘイズを持たせることで、光学特性の損失を抑えることも可能となる。上記集電極と上記保護層の間に、反射層などの別の層が形成されていてもよい。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００７１】
［評価方法］
（膜厚）
透明電極の膜厚は、ＳＥＭ（フィールドエミッション型走査型電子顕微鏡Ｓ４８００、日立ハイテクノロジーズ社製）を用い、１０万倍の倍率で観察して求めた。【００７２】
（キャリア密度）
ホール測定用のサンプルとして、無アルカリガラス（商品名「ＯＡ−１０」、日本電気硝子社製）上に、各実施例および比較例における基板側ＩＴＯ層６１Ａおよび表面側ＩＴＯ層６１Ｂのそれぞれと同一の製膜条件でＩＴＯ膜を形成した。このサンプルを１ｃｍ四方に折り割りし、その４つの角に金属インジウムを電極として融着した。磁力３５００ガウスで、基板の対角方向に１ｍＡの電流を流した際の電位差を基に、ｖａｎ  ｄｅｒ  ｐａｕｗ法によりホール移動度を測定し、キャリア密度を算出した。【００７３】
（透明電極の結晶性）
上記ホール測定用のサンプルと同一の無アルカリガラス上にＩＴＯ膜が形成されたサンプルを用いて、Ｘ線回折法により、ピークの有無を識別することによって、透明導電層の結晶性を評価した。Ｘ線回折測定は、２θ／θ法により行い、２θの測定範囲を２０〜８０°とした。【００７４】
（反り）
第１の透明電極層および第２の透明電極層が製膜された後、集電極が形成される前のセルを、第１の透明電極層側（光入射側）が上面となるように、水平な台上に静置し、目視にて反りの有無を確認した。【００７５】
（光電変換特性）
ソーラーシミュレータにより、結晶質シリコン系薄膜太陽電池にＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の光量で照射して、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）および変換効率（Ｅｆｆ）を測定した。【００７６】
［実施例１］
図１に模式的に示す結晶シリコン系太陽電池が作製された。本実施例の結晶シリコン系太陽電池はヘテロ接合太陽電池であり、ｎ型単結晶シリコン基板１の両面にそれぞれにテクスチャを有する。ｎ型単結晶シリコン基板１の光入射面側には、第１の真性非晶質シリコン層２１／ｐ型非晶質シリコン層４１／第１の透明電極層６１／集電極７１がこの順に形成されている。第１の透明電極層は、基板側導電層６１Ａ上に表面側導電層６１Ｂを有する２層構成である。ｎ型単結晶シリコン基板１の裏面側には、第２の真性非晶質シリコン層２２／ｎ型非晶質シリコン層４２／第２の透明電極層６２／集電極７２がこの順に形成されている。この結晶シリコン系太陽電池は、以下のようにして製造された。【００７７】
入射面の面方位が（１００）で、厚みが２００μｍのｎ型単結晶シリコン基板がアセトン中で洗浄された後、２重量％のＨＦ水溶液に３分間浸漬され、表面の酸化シリコン膜が除去された。その後、超純水によるリンスが２回行われた。このシリコン基板が、７０℃に保持された５／１５重量％のＫＯＨ／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬され、基板表面がエッチングされて、テクスチャが形成された。その後に超純水によるリンスが２回行われた。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、パシフィックナノテクノロジー社製）により単結晶シリコン基板１の表面観察を行ったところ、基板表面はエッチングが最も進行しており、（１１１）面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成されていた。【００７８】
この単結晶シリコン基板１がＣＶＤ装置へ導入され、入射面に真性非晶質シリコン層２１が３ｎｍの厚みで製膜された。本実施例において製膜されたシリコン系薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜した場合の膜厚を分光エリプソメトリー（商品名ＶＡＳＥ、ジェー・エー・ウーラム社製）にて測定した値から求められた製膜速度を基に、同じ製膜速度にて製膜されていると仮定して算出した。第１の真性非晶質シリコン層２１の製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力が１２０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０１１Ｗ／ｃｍ２であった。【００７９】
第１の真性非晶質シリコン層２１上に、ｐ型非晶質シリコン層４１が４ｎｍの膜厚で製膜された。ｐ型非晶質シリコン層４１の製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力が６０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｂ２Ｈ６流量比が１／３、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、Ｂ２Ｈ６ガスとしては、Ｈ２によりＢ２Ｈ６濃度を５０００ｐｐｍに希釈したガスが用いられた。【００８０】
次に、単結晶シリコン基板１の裏面側に第２の真性非晶質シリコン層２２が６ｎｍの膜厚で製膜された。第２の真性非晶質シリコン層２２の製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力が１２０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０１１Ｗ／ｃｍ２であった。第２の真性非晶質シリコン層２２上に、ｎ型非晶質シリコン層４２が４ｎｍの膜厚で製膜された。ｎ型非晶質シリコン層４２の製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力が６０Ｐａ、ＳｉＨ４／ＰＨ３流量比が１／２、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、ＰＨ３ガスとしては、Ｈ２によりＰＨ３濃度を５０００ｐｐｍに希釈したガスが用いられた。【００８１】
ｐ型非晶質シリコン層４１上に、第１の透明電極層６１として、基板側ＩＴＯ層６１Ａおよび表面側ＩＴＯ層６１Ｂが、両者の膜厚の合計が９０ｎｍとなるように、スパッタ法により順次形成された。【００８２】
基板側ＩＴＯ層６１Ａの製膜には、ターゲットとして酸化錫含有量が５重量％のＩＴＯが用いられた。キャリアガスとして、アルゴンが５０ｓｃｃｍの流量で導入され、基板温度１５０℃、圧力０．２Ｐａ、パワー密度０．５Ｗ／ｃｍ２で１０ｎｍの膜厚で製膜された。表面側ＩＴＯ層６１Ｂの製膜には、ターゲットとして酸化錫含有量が５重量％のＩＴＯが用いられた。キャリアガスとして、アルゴンガス／酸素ガスが５０ｓｃｃｍ／１ｓｃｃｍの流量で導入され、基板温度１５０℃、圧力０．２Ｐａ、パワー密度０．５Ｗ／ｃｍ２で８０ｎｍの膜厚で製膜された。【００８３】
ｎ型非晶質シリコン層４２上に、第２の透明電極層６２として、膜厚１００ｎｍのＩＴＯ膜がスパッタ法により形成された。ターゲットとして酸化錫含有量が５重量％のＩＴＯが用いられた。キャリアガスとして、アルゴンガス／酸素ガスが５０ｓｃｃｍ／１ｓｃｃｍの流量で導入され、基板温度１５０℃、パワー密度０．５Ｗ／ｃｍ２の条件で製膜が行われた。【００８４】
第１の透明電極層６１および第２の透明電極層６２のそれぞれの上に、集電極７１、７２として、銀ペーストがスクリーン印刷され、櫛形電極が形成された。集電極の間隔は１０ｍｍとした。集電極形成後に１５０℃で１時間アニール処理が施された。【００８５】
［実施例２〜８、比較例２〜５］
実施例１の第１の透明電極層６１の形成において、基板側ＩＴＯ層６１Ａおよび表面側ＩＴＯ層６１Ｂの製膜条件（ターゲット中の酸化錫含有量、基板温度、圧力、パワー密度、キャリアガス導入量、および膜厚）が表１に示すように変更された。それ以外は実施例１と同様にして、図１に模式的に示される結晶シリコン系太陽電池が作製された。【００８６】
［比較例１］
実施例１の第１の透明電極層６１の形成において、基板側ＩＴＯ層６１Ａが製膜されず、ＩＴＯ層６１Ｂのみが９０ｎｍの膜厚で製膜された。それ以外は実施例１と同様にして、結晶シリコン系太陽電池が作製された。【００８７】
各実施例および比較例における基板側ＩＴＯ層６１Ａおよび表面側ＩＴＯ層６１Ｂの製膜条件、および膜特性（キャリア密度および結晶性）の評価結果を表１に示す。また、基板側ＩＴＯ層６１Ａおよび表面側ＩＴＯ層６１Ｂの膜特性、ならびに結晶シリコン系太陽電池の光電変換特性および反りの有無を表２に示す。【００８８】
【表１】
2012020682.tif 000004
【００８９】
【表２】
2012020682.tif 000005
【００９０】
上記実施例及び比較例の結果から、シリコン系薄膜と透明電極層の接合界面にキャリア密度が高い透明電極層を設けることで、短絡電流・開放電圧・曲線因子が高い太陽電池を作製可能であることがわかる。曲線因子の向上は、シリコン系薄膜と透明電極層との電気的接合の改善によるものと考えられる。開放電圧の向上は、バンドベンディングが制御されることによるキャリア再結合の抑制に由来するものと考えられる。短絡電流の向上は、表面側導電層の透明性（低キャリア密度）に由来するものと考えられる。【００９１】
実施例１と比較例１、２との対比から、導電型シリコン系薄膜と接する基板側導電層Ａとして相対的に高キャリア密度のものを備えることで、開放端電圧Ｖｏｃおよび曲線因子ＦＦが特に向上していることが分かる。これは、導電型シリコン系薄膜と透明電極との界面での接合が改善されることにより、曲線因子が向上し、導電型シリコン系薄膜のバンドベンディングが調整されることによって、キャリア再結合による開放端電圧の低下が抑制されたためであると考えられる。【００９２】
基板側導電層と表面側導電層の厚みが変更された、実施例２，７，８を対比すると、相対的に高キャリア密度である基板側導電層Ａの厚みを小さくするにつれて、短絡電流密度が上昇していることがわかる。また、実施例１，４，５および比較例５の対比から、表面側導電層Ｂのキャリア密度を小さくすることで、短絡電流密度が上昇する傾向があることが分かる。これらの結果から、相対的に高キャリア密度の基板側導電層Ａを備えることで、短絡電流密度が上昇する傾向があることが分かる。これは、シリコン系薄膜と透明電極との接合が良好となり、かつ、透明電極全体の平均キャリア密度が低くなることによる透明電極層による光吸収ロスの抑制に起因すると考えられる。【００９３】
実施例２と実施例６との対比、および比較例３と比較例４との対比から、透明導電層のキャリア密度が同程度である場合は、非晶質膜が形成されることにより、セルの反りが抑制され、開放端電圧が上昇する傾向があることがわかる。
【符号の説明】
【００９４】
１    導電型単結晶シリコン基板
２１、２２    真性シリコン系薄膜
４１、４２    導電型シリコン系薄膜
６１、６２    透明電極層
６１Ａ    基板側導電層
６１Ｂ    表面側導電層
７１、７２    集電極
【図１】
2012020682.tif 000006
【国際調査報告】
2012020682.tif 000007
2012020682.tif 000008
2012020682.tif 000009
2012020682.tif 000010